Sisepõlemismootoriga sõiduki heitgaaside mõistmiseks peame kõigepealt mõistma põlemist ennast: reaktsioone, mis toimuvad mootori sees ja mis lõppkokkuvõttes tekitavad väljalasketorust eralduvad gaasid. See artikkel uurib just seda protsessi, et paremini mõista, miks need sõidukid saastavad ja mida nad tekitavad.
Tuleb märkida, et siin esitatud kirjeldus viitab ainult bensiinile ja diislikütusele , arvestamata muid ühendeid, lisaaineid või lisandeid, mis võivad paakide täitmiseks kasutatavates kütustes esineda. Seetõttu võivad tegelikud valemid veidi erineda.
Bensiinimootor (Otto tsükkel)
Nagu teate, segatakse põlemiseks ja mootori töötamiseks vedel bensiin õhuga, mis sisaldab hapnikku. Ideaalne segu on tavaliselt umbes 14.7 osa õhku ja 1 osa bensiini, see on stöhhiomeetriline segu , kuigi see pole alati nii täpne. Süüteküünla tekitatud elektrilise sädeme abil toimub reaktsioon: bensiinis olevad süsivesinikud põlevad õhus oleva hapnikuga, vabastades energiat soojuse ja gaaside kujul.
2 C8H18 (oktaan) + 25 O2 (õhuhapnik) → 7 CO2 + 8 H2O + soojus
See on ideaalne reaktsioon, aga nagu ma mainisin, koosneb bensiin lisaks lisanditele erinevatest süsivesinikest ja võib seguneda ka mootoriõliga, mootori kulumisel tekkivate jääkosakestega jne. Seega näeme, mis tegelikkuses juhtub. Põhimõtteliselt tooks see selle valemi kohaselt CO2, vett ja soojust ...
Diiselmootor (diiseltsükkel)
Sel juhul juhitakse silindritesse ainult õhku ja see surutakse kokku, tõstes selle temperatuuri üle 500 °C. Seejärel süstitakse sisse vedelat diislikütust, mis põhjustab põlemise ilma sädemeta; see tähendab, et toimub isesüttimine, põletades raskemad süsivesinikud ja hapniku. Lisaks tuleb märkida, et sel juhul on segu tavaliselt 14.5 osa õhku ja 1 osa diislikütust. Saadud põlemisgaasidel on järgmine keemiline valem:
C16H32 (tsetaan) + 24O2 (õhuhapnik) → 16CO2 + 16H2O + soojus
Sellisel juhul tekib reaktsiooni käigus taas CO2 ja vesi, aga ka soojus. See aga nii ei ole, sest diisel, nagu teate, on kahjulikum, mistõttu tahetakse seda tüüpi sõidukite kasutamist piirata...
Tegelikkus
Nagu ma varem mainisin, ei ole bensiin ja diisel puhtad ühendid; need on vedelikud, mis sisaldavad mitmesuguseid süsivesinikke ja lisandeid, mida naftafirmad on seganud jõudluse parandamiseks, mootori puhastamiseks jne. Lisaks on olemas ka õli või määrdeaine jälgi, mis jõuavad põlemiskambrisse ja põlevad, samuti mootori osadest kulumise ja hõõrdumise tagajärjel tekkinud osakesed. Õlid on keerulised orgaanilised ühendid, mis samuti aitavad kaasa heitgaasidele.
Ja lisaks sellele ei koosne õhk ainult hapnikust ; see koosneb lämmastikust (78,08%) ja hapnikust (20,95%), mis kokku moodustavad 99% selle kogumahust. Kuid väiksemates kogustes esineb ka teisi gaase, näiteks argooni (0.93%) ja süsinikdioksiidi (0.035%) jne. Kui õhk siseneb põlemiskambrisse, võivad need teised gaasid reaktsiooni käigus teiste elementidega taasühineda, mille tulemuseks on saastavamad gaasid.
Seega on tegelikkus selline, et heitgaasid sisaldavad :
- Osakesed: Need võivad pärineda kütuse osadest, mis ei põle täielikult, väljalasketoru tahmast, kulunud mootori metalliosakestest jne. Samuti on raskemetalle, mis pärinevad kütuselisanditest, nagu plii (bensiinis juba keelatud), arseen ja kaadmium, mis põhjustavad närvisüsteemi haigusi ja kahjustavad laste arengut. Need võivad tungida kopsudesse ja põhjustada hingamisprobleeme. Need võivad olla ka poollenduvad orgaanilised ühendid või lenduvad orgaanilised ühendid, mis eralduvad gaasilises või tahkes faasis, mõned kantserogeenid ja saasteained.
- NOx rühma gaasid: Lämmastik ja hapnik koos tekitavad ka lämmastikoksiidi gaase, nagu lämmastikmonooksiid (NO) ja lämmastikdioksiid (NO2). Need tekivad siis, kui kõrge põlemistemperatuur põhjustab lämmastiku ühinemise hapnikuga. Need gaasid avaldavad kahjulikku mõju keskkonnale ja tervisele, kuna need põhjustavad sudu ja happevihmade teket.
- Süsinikdioksiid (CO2): kasvuhoonegaas, mida põlemisel esineb kõige rohkem ja mis on inimestele mürgine.
- Veeaur (H2O): Seda toodetakse kütuse vesiniku ja õhuhapniku kombineerimisel. Kuigi see ei ole saasteaine, võib see konkreetsetes atmosfääritingimustes aidata kaasa sudu tekkele.
- Süsinikmonooksiid (CO): See on mürgine gaas, mis tekib kütuse mittetäielikul põlemisel hapnikupuuduse tõttu, st kütuserikastes või õhuvaestes segudes, olenemata sellest, kuidas soovite seda näha. See võib vähendada vere võimet kanda hapnikku, põhjustades pearinglust, peavalu ja isegi surma suurtes kontsentratsioonides.
- Põlemata süsivesinikud (HC): Need on lenduvad orgaanilised ühendid (LOÜ), mis ei ole põlemisel täielikult ära põlenud. Mõned neist on kantserogeensed ja aitavad kaasa sudu tekkele. Need võivad põhjustada ka muid hingamisteede haigusi. Näiteks on teada, et diislikütus võib suurendada allergiaohtu.